PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN VÀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI TRONG GIẢNG DẠY HÓA HỌC LỚP 12 THPT Xuất phát từ nhu cầu xã hội ngày càng cao, các em cần có kiến thức
Trang 1PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN VÀ BÀI TẬP
KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI TRONG GIẢNG DẠY HÓA HỌC LỚP 12 THPT
Xuất phát từ nhu cầu xã hội ngày càng cao, các em cần có kiến thức căn bản vàkhả năng tư duy sáng tạo mới thể hiện được qua bài kiểm tra, bài thi tốt nghiệp và thiđại học
Xuất phát từ lòng yêu nghề nghiệp, tích lũy ít nhiều về kinh nghiệm giảng dạy
và tâm huyết với học sinh của bản thân tôi
Qua nhiều năm giảng dạy hóa học cấp THPT, mỗi năm tôi thực hiện một
chuyên đề Năm học 2013-2014 tôi nghiên cứu chương V ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI.(hóa học lớp 12) trong nội dung của chương này có 2 dạng bài tập khó đó là
“Bài tập điện phân và bài tập kim loại tác dụng với dung dịch muối” Và hai dạng bàitập này đều có trong các bài tập sách giáo khoa, sách bài tập hóa học 12, hơn thế nữatrong các lần thi Đại học và Cao đẳng thì mỗi đề có sự hiện diện mỗi dạng là 02 câu
II CƠ SỞ LÝ LUẬN:
Nghiên cứu chương trình hóa học vô cơ THPT, trọng tâm là hóa học 12 học kỳII
Căn cứ vào chuẩn kiến thức kỹ năng, nội dung của bài tập, bố trí của bài tậptrong phân phối chương trình, để bố trí tiết dạy chuyên đề cho hợp lý, để kiến thứcliên tục, đầy đủ, đồng bộ và có tính hệ thống
Vì vậy chuyên đề PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN VÀ BÀI TẬP KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI TRONG GIẢNG DẠY HÓA HỌC LỚP 12 THPT được giảng dạy lồng ghép vào tiết luyện tập sau chương
V ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI
Chuyên đề này học tập và giải được 02 dạng bài tập, bài toán khó của chươngĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI, sự thiết thực giúp học sự thực hiện giải nhanh vào các
đề kiểm tra 15 phút, 45 phút, học kỳ, thi tốt nghiệp hơn nữa là thi Đại học, thi Caođẳng
III THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI CHỌN GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI:
Trang 1
Trang 2học và Cao đẳng) Vì vậy muốn thử nghiệm chuyên đề thì cần nghiên cứu bài tập từ
dễ đến khó dần, bố cục và nội dung thế nào để học sinh ham thích, không nhàm chán
và không ngán sợ
Thống kê số lượng học sinh đăng ký để in ấn đề kiểm tra chuyên đề, từ kết quả
đó mới có được số điểm thiết thực thể hiện ở câu trắc nghiệm cụ thể, thông qua điểm
số phân hóa được trình độ học sinh, đánh giá được độ khó, độ phân giải của câu trắcnghiệm
IV NỘI DUNG VÀ BIỆN PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI:
Phân thứ nhất là “PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐIỆN PHÂN”
A Cơ sở lý thuyết:
Nội dung bài SỰ ĐIỆN PHÂN
I Khái niệm: Sự điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra trên bề mặt các điện cực
khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện ly nóng chảy hoặc dung dịch chất điện ly
Như vậy: sự điện phân là quá trình sử dụng điện năng để tạo ra sự biến đổi hóa học Ví dụ: Khi cho dòng điện một chiều đi qua NaCl nóng chảy ở điện cực dương (nối
với cực dương của nguồn điện) thu được khí Cl2; ở cực âm (nối với cực âm của nguồnđiện) thu được kim loại Na Quá trình này gọi là sự điện phân NaCl nóng chảy
Sơ đồ điện phân:
2Na+ + 2.1e Na 2Cl- Cl2 + 2.1e
Sự khử xảy ra ở catot Sự oxi hóa xảy ra, nên cực dương là anotPhương trình điện phân: 2NaCl nongchaydienphan
2Na + Cl2
II 1) Điện phân chất điện li nóng chảy: áp dụng đối với MX, MOH (M là IA, X là
VIIA), MX2 (M là IIA, X là VIIA), Al2O3
II 2) Điện phân dung dịch chất điện li trong nước:
- Vai trò của nước: trước hết là dung môi hòa tan các chất điện phân, sau đó có thể tham gia trực tiếp vào quá trình điện phân:
+ Tại catot (cực âm) H2O bị khử: 2H2O + 2e → H2 + 2OH–
+ Tại anot (cực dương) H2O bị oxi hóa: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e
- Tại catot (cực âm) xảy ra quá trình khử M+, H+ (axit), H2O theo quy tắc:
+ Các cation nhóm IA, IIA, Al3+ không bị khử (khi đó H2O bị khử)
+ Các ion H+ (axit) và cation kim loại khác bị khử theo thứ tự trong dãy thế điện cực chuẩn (ion có tính oxi hóa mạnh hơn bị khử trước): Mn+ + ne → M
+ Các ion H+ (axit) dễ bị khử hơn các ion H+ (H2O)
Độ mạnh tính oxi hóa tăng dần theo dãy sau đây:
Trang 3+ Các trường hợp khác bị oxi hóa theo thứ tự: S2– > I– > Br– > Cl– > H2O
II 3) Định luật Faraday
m =
Trong đó:
+ m: khối lượng chất giải phóng ở điện cực (gam)
+ A: khối lượng mol của chất thu được ở điện cực
+ n: số electron trao đổi ở điện cực
+ I: cường độ dòng điện (A)
+ t: thời gian điện phân (s)
+ F: hằng số Faraday là điện tích của 1 mol electron hay điện lượng cần thiết để 1 molelectron chuyển dời trong mạch ở catot hoặc ở anot (F = 1,602.10-19.6,022.1023 ≈
96500 C.mol-1)
II – MỘT SỐ CƠ SỞ ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VỀ ĐIỆN PHÂN
- Khối lượng catot tăng chính là khối lượng kim loại tạo thành sau điện phân bám vào
- m (dung dịch sau điện phân) = m (dung dịch trước điện phân) – (m kết tủa + m khí)
- Độ giảm khối lượng của dung dịch: Δm = (m kết tủa + m khí).m = (m kết tủa + m khí)
- Khi điện phân các dung dịch:
+ Hiđroxit của kim loại hoạt động hóa học mạnh (KOH, NaOH, Ba(OH)2,…) + Axit có oxi (HNO3, H2SO4, HClO4,…)
+ Muối tạo bởi axit có oxi và bazơ kiềm (KNO3, Na2SO4,…)
→ Thực tế là điện phân H2O tạo thành H2 (ở catot) và O2 (ở anot)
- Khi điện phân dung dịch với anot là một kim loại không trơ (không phải Pt hay điện cực than chì) thì tại anot xảy ra quá trình oxi hóa điện cực
- Có thể có các phản ứng phụ xảy ra giữa từng cặp: chất tạo thành ở điện cực, chất tantrong dung dịch, chất dùng làm điện cực Ví dụ:
+ Điện phân nóng chảy Al2O3 (có Na3AlF6) với anot làm bằng than chì thì điện cực bị ăn mòn dần do chúng cháy trong oxi mới sinh
+ Điện phân dung dịch NaCl không màng ngăn tạo ra nước Gia–ven và có khí
H2 thoát ra ở catot
+ Phản ứng giữa axit trong dung dịch với kim loại bám trên catot
- Viết phản ứng (thu hoặc nhường electron) xảy ra ở các điện cực theo đúng thứ tự, không cần viết phương trình điện phân tổng quát
- Viết phương trình điện phân tổng quát (như những phương trình hóa học thông thường) để tính toán khi cần thiết
- Từ công thức Faraday → số mol chất thu được ở điện cực
- Nếu đề bài cho I và t thì trước hết tính số mol electron trao đổi ở từng điện cực (ne)
theo công thức: ne = (*) (với F = 96500 khi t = giây và F = 26,8 khi t = giờ) Sau đódựa vào thứ tự điện phân, so sánh tổng số mol electron nhường hoặc nhận với ne để biết mức độ điện phân xảy ra Ví dụ để dự đoán xem cation kim loại có bị khử hết
Trang 3
Trang 4không hay nước có bị điện phân không và H2O có bị điện phân thì ở điện cực nào…
- Nếu đề bài cho lượng khí thoát ra ở điện cực hoặc sự thay đổi về khối lượng dung dịch, khối lượng điện cực, pH,…thì dựa vào các bán phản ứng để tính số mol electronthu hoặc nhường ở mỗi điện cực rồi thay vào công thức (*) để tính I hoặc t
- Nếu đề bài yêu cầu tính điên lượng cần cho quá trình điện phân thì áp dụng công thức: Q = I.t = ne.F
- Có thể tính thời gian t’ cần điện phân hết một lượng ion mà đề bài đã cho rồi so sánhvới thời gian t trong đề bài Nếu t’ < t thì lượng ion đó đã bị điện phân hết còn nếu t’
> t thì lượng ion đó chưa bị điện phân hết
- Khi điện phân các dung dịch trong các bình điện phân mắc nối tiếp thì cường độ dòng điện và thời gian điện phân ở mỗi bình là như nhau → sự thu hoặc nhường electron ở các điện cực cùng tên phải như nhau và các chất sinh ra ở các điện cực cùng tên tỉ lệ mol với nhau
- Trong nhiều trường hợp có thể dùng định luật bảo toàn mol electron (số mol electronthu được ở catot = số mol electron nhường ở anot) để giải cho nhanh
- Khi bắt đầu “thoát khí” thì ngừng điện phân, ta hiểu là không có khí thoát ra
B – MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA
Bài 1- Viết phương trình điện phân dung dịch NaCl điện cực trơ, có màng ngăn xốp HƯỚNG DẪN GIẢI
NaCl Na+ + Cl-
Các quá trình xảy ra ở điện cực
Catot: Na+ , H2O Anot: Cl-, H2O
2H2O + 2.1e H2 + 2OH- 2Cl- Cl2 + 2.1e
Phương trình điện phân: 2NaCl + H2O → 2NaOH + Cl2 H2.
Bài 2- ĐHA2010: Điện phân (điện cực trơ) dung dịch X chứa 0,2 mol CuSO4 và
0,12 mol NaCl bằng dòng điện có cường độ 2A Thể tích khí (đktc) thoát ra ở anotsau 9650 giây điện phân là
A 1,792 lít B 2,240 lít C 2,912 lít D 1,344 lít HƯỚNG DẪN GIẢI
Phương trình điện li: CuSO4 Cu2+ + SO42-
Trang 5Bài 3- ĐHB2010: Điện phân (với điện cực trơ) 200 ml dung dịch CuSO4 nồng độ x
mol/l, sau một thời gian thu được dung dịch Y vẫn còn màu xanh, có khối lượnggiảm 8 gam so với dung dịch ban đầu Cho 16,8 gam bột sắt vào Y, sau khi cácphản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 12,4 gam kim loại Giá trị của x là
Khối lượng dung dịch sau khi điện phân giảm, suy ra 64 b + 32.0,5b = 8 (1)
Dung dịch Y gồm: Cu2+: a – b (mol), H+ 2b (mol), SO42-
Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu
a - b a – b a – b
Fe + 2H+ Fe2+ + H2
b mol
suy ra: 16,8 – 56a + 56 b + 64 a - 64b – 56 b = 12,4 (2)
Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được a = 0,25, b = 0,1 Chọn đáp án C
Bài 4- ĐHA2011: Điện phân dung dịch gồm 7,45 gam KCl và 28,2 gam Cu(NO3)2
(điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khi khối lượng dung dịch giảm đi 10,75 gam thìngừng điện phân (giả thiết lượng nước bay hơi không đáng kể) Tất cả các chất tantrong dung dịch sau điện phân là
A KNO3, HNO3 và Cu(NO3)2 B KNO3, KCl và KOH
C KNO3 và Cu(NO3)2 D KNO3 và KOH.
HƯỚNG DẪN GIẢI Phương trình điện li: Cu(NO3)2 Cu2+ + 2NO3-
Trang 5
Trang 6Dung dịch sau điện phân có các ion Cu2+, K+, NO3-, H+ Chọn đáp án A.
Bài 5- ĐHA2011: Hoà tan 13,68 gam muối MSO4 vào nước được dung dịch X.
Điện phân X (với điện cực trơ,cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây,được y gam kim loại M duy nhất ở catot và 0,035 mol khí ở anot.Còn nếu thời gianđiện phân là 2t giây thì tổng số mol khí thu được ở cả hai điện cực là 0,1245 mol Giátrị của y là
A 4,788 B 4,480 C 1,680 D 3,920
HƯỚNG DẪN GIẢI Phương trình điện li: MSO4 M2+ + SO42-
a mol a mol
Các quá trình xảy ra ở điện cực
Khi điện phân t giây thì anot sinh ra 0,035 mol khí, còn nếu điện phân 2t giây thì
anot sinh ra 0,07 mol khí, còn lại 0,0545 mol khí sinh ra từ khử H2O ở catot
Bài 6- ĐHB2012: Người ta điều chế H2 và O2 bằng phương pháp điện phân dung
dịch NaOH với điện cực trơ, cường độ dòng điện 0,67A trong thời gian 40 giờ.Dung dịch thu được sau điện phân có khối lượng 100 gam và nồng độ NaOH là 6%.Nồng độ dung dịch NaOH trước điện phân là (giả thiết lượng nước bay hơi khôngđáng kể)
Trang 7A 5,08% B 6,00% C 5,50% D 3,15%
HƯỚNG DẪN GIẢI
Phương trình điện li: NaOH Na+ + OH-
Ta có: số mol electron treo đổi = 1 mol
Các quá trình xảy ra ở điện cực:
Catot: Na + , H 2 O Anot: OH - , H 2 O
2H2O + 2.1e H2 + 2OH- 2H2O O2 + 4H+ + 2.2e
1 mol 0,5 mol 0,25 1 mol
Khối lượng NaOH trước phản ứng là
100.6
=6gam 100
Khối lượng dung dịch NaOH trước phản ứng là 100 + 0,5.2 + 0,25.32 = 109 gam
C% của NaOH ban đầu là
6.100
109 =5,5%
C BÀI TẬP TỰ LUYỆN:
1 Điện phân 1 lít dung dịch AgNO3 với điện cực trơ, dung dịch sau điện phân có pH
= 2 Coi thể tích dung dịch sau điện phân không thay đổi Khối lượng bạc bám ở catot
2 Điện phân 200ml một dd có hòa tan Cu(NO3 )2 và AgNO3 với cướng độ dòngđiện là 0,804A, đến khi bọt khí bắt đầu thoát ra ở cực âm thì mất thời gian là 2 giờ,khi đó khối lượng cực âm tăng 3,44g Nồng độ mol của mỗi muối Cu(NO3 )2 và
AgNO3 trong dd ban đầu là:
A 0,1M và 0,2M B 0,1M và 0,1M C 0,2M và 0,3M D 0,1M và 0,4M
3 Điện phân 100ml dd CuSO4 0,2M và AgNO3 0,1M, với cường độ dòng điệnI=1,93A Tính thời gian địên phân để được một khối lượng kim loại bám trên catot là
4 Điện phân dung dịch muối sunfat của kim loại M có hoá trị II Khi ở anot thu được
0,448 lít khí (đktc) thì khối lượng ở catot tăng 2,368 g M là kim loại nào sau đây:
5 Có 400 ml dung dịch chứa HCl và KCl đem điện phân trong bình điện phân có
vách ngăn, cường độ dòng điện là 9,65ª trong 20 phút thì dung dịch thu được có chứa
1 chất tan có pH = 13, thể tích dung dịch không thay đổi Nồng độ mol của dung dịchHCl, KCl lần lượt là:
A 0,15M và 0,1M B 0,3M và 0,15M.C 0,3M và 0,1M D 0,2M và 0,1M
6 Điện phân dd CuSO4 và NaCl với số mol nCuSO4 < ½ nNaCl, dung dịch có chứa vàigiọt quì tím Điện phân với điện cực trơ Màu của quì tím sẽ biến đổi như thế nàotrong quá trình điện phân ?
A Đỏ sang xanh B Tím sang đỏ C Xanh sang đỏ D Tím sang xanh
7 Cho các dd sau: KCl, Na2SO4, KNO3, AgNO3, ZnSO4, NaCl, NaOH, CaCl2, H2SO4
dd nào khi điện phân thực chất là phân nước?
A KCl, Na2SO4, KNO3 B Na2SO4, KNO3, H2SO4, NaOH
Trang 7 40.3600.0,67 96500
Trang 8C Na2SO4, KNO3, CaCl2, H2SO4, NaOH D KNO3, AgNO3, ZnSO4, NaCl, NaOH.
8 Điện phân dung dịch gồm NaCl và HCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp) Trong quá
trình điện phân, so với dung dịch ban đầu, giá trị pH của dung dịch thu được
A Tăng lên B Không đổi
C Giảm xuống D Tăng lên sau đó giảm xuống
(Trích Đề thi Cao đẳng 2013)
9 Điện phân nóng chảy Al2O3 với các điện cực bằng than chì, thu được m kilogam
Al ở catot và 89,6 ml (đkc) hỗn hợp khí X ở anot Tỷ khối của X so với H2 bằng 16,7.Cho 1,12 lít X (đkc) phản ứng với Ca(OH)2 dư thu được 1,5 gam kết tủa Biết cácphản ứng xảy ra hoàn toàn Giá trị của m là
(Trích Đề thi Đại học khối B năm 2013)
10 Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 và NaCl (hiệu suất100%, điện cực trơ, màng ngăn xốp), đến khi H2O bắt đầu điện phân ở cả 2 điện cựcthì ngừng điện phân, thu được dung dịch X và 6,72 lít khí (đkc) ở anot Dung dịch Xhòa tan tối đa 20,4 gam Al2O3 Gái trị của m là
A 25,6 B 51,1 C 50,4 D 23,5
(Trích Đề thi Đại học khối A năm 2013)
Đáp án của bài tập tự luyện:
1 C 2 B 3 C 4 D 5 D 6 A 7 D 8 A 9 B 10 B
Phần thứ hai là “KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI”
Nhiệm vụ của đề tài và phạm vi nghiên cứu: Giúp học sinh giải dạng bài tập cơbản có trong sách giáo khoa của chương đại cương về kim loại hóa học 12, đồng thờigiúp cho học sinh hệ thống được các dạng bài toán kim loại tác dụng với dung dịchmuối và xây dựng các phương pháp giải cho 04 dạng như sau:
Dạng I: Một kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối.
Dạng II: Một kim loại tác dụng với dung dịch chứa nhiều muối.
Dạng III: Hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch chứa một muối.
Dạng IV: Hỗn hợp kim loại tác dụng với dung dịch chứa hỗn hợp muối.
Kim loại A tác dụng với dung dịch muối của kim loại B tạo thành dung dịchmuối mới và kim loại B Do vậy kim loại A là các kim loại (trừ IA, Ca, Sr, Ba) và
lá kim loại thay đổi
Phương trình: kim loạitan + muối Muối mới + kim loại mớibám
+ Nếu đề bài cho khối lượng lá kim loại tăng hay giảm là m thì áp dụng như
sau:
Khối lương lá kim loại tăng lên so với trước khi nhúng ta có:
m kim loại bám vào - m kim loại tan ra = m tăng
Khối lương lá kim loại giảm so với trước khi nhúng ta có:
Trang 9m kim loại tan ra - m kim loại bám vào = m giảm
+ Nếu đề bài cho khối lượng lá kim loại tăng hay giảm là x% thì ta áp dụng nhưsau:
Khối lương lá kim loại tăng lên x% so với trước khi nhúng ta cĩ:
m kim loại bám vào - m kim loại tan ra = m bđ *
x
100Khối lương lá kim loại giảm xuống x% so với trước khi nhúng ta cĩ:
m kim loại tan ra - m kim loại bám vào = m bđ *
HƯỚNG DẪN GIẢI
Gọi a là số mol CuSO4 tham gia phản ứng
Phương trình hĩa học: Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu
Mol: a < - a -> a
Theo đề bài ta cĩ: mCu bám- mFe tan= mFetăng
64a - 56a = 1,6 Giải ra a = 0,2
Nồng độ mol/l CuSO4: M dd
n 0,2
V 0,2 = 1 M Chọn APhương án nhiễu đáp án B (nếu học sinh khơng đởi đơn vị 200 ml = 0,2 lít).Phương án nhiễu đáp án C (trường hợp học sinh chuyển cơng thức sai)
Phương án nhiễu đáp án D (trường hợp học sinh lấy kết quả vừa tìm được đểlàm đáp án)
Câu 02: Nhúng thanh kim loại M vào dung dịch FeCl2 0,5 M Sau khi phản ứng xảy
ra hồn tồn khối lượng thanh kim loại giảm 0,45 g Kim loại M là
HƯỚNG DẪN GIẢI Phân tích: Kim loại cần xác định chưa biết hĩa trị, các đáp án chỉ cĩ Al là hĩa trị III,
do đĩ để giải quyết bài tốn đơn giản hơn ta cĩ thể giả sử kim loại M cĩ hĩa trị II đểgiải, nếu tìm khơng phải kim loại hĩa trị II ta chọn đáp án Al Nếu các đáp án lànhững kim loại cĩ hĩa trị biến đởi từ I đến III, khi đĩ ta giải trường hợp tởng quát với
n là hĩa trị của kim loại M
Giả sử kim loại cĩ hĩa trị II
Số mol của FeCl2 là 0,5.0,1 = 0,05 mol
Phương trình hĩa học: M + FeCl2 MCl2 + Fe
0,05 0,05 0,05
Ta cĩ 0,05 M – 56.0,05 = 0,45 Suy ra M = 65 Chọn C
Trang 9
Trang 10Câu 03: Ngâm một lá Zn trong dung dịch có hòa tan 4,16gam CdSO4 Phản ứngxong khối lượng lá Zn tăng 2,35% so với ban đầu Khối lượng lá Zn trước khi phảnứng là
A 1,3 gam B 40 gam C 3,25 gam D 54,99 gam
Phương án nhiễu đáp án A (nếu học sinh lấy 0,02 65 = 1,3 gam)
Phương án nhiễu đáp án C (nếu 112x – 65x = 2,35 suy ra x = 0,05 Suy ra
0,05.65 = 3,25 g
Phương án nhiễu đáp án D (nếu HS sai hóa trị 2Zn + CdSO4 Zn2SO4 + Cd)
Chú ý: Một số dạng bài toán kim loại tác dụng với dung dịch muối nhưng không phải
sau phản ứng khối lượng thanh kim loại tăng lên hay giảm xuống Dạng toán này đòi hỏi học sinh phải biết vận dụng ý nghĩa của dãy điện hóa để xét phản ứng đó có xảy rahay không và phương trình của phản ứng hóa học đó được viết như thế nào
Dạng toán này thường gặp trong các kỳ thi Cao đẳng và Đại học, muốn giải được học sinh phải biết vận dụng nhiều đến kiến thức tổng hợp vô cơ như cân bằng phản ứng oxi hóa – khử, xác định chiều của 2 cặp oxi hóa – khử, dự đoán được phản ứng diễn
ra như thế nào
Câu 04: Cho 0,12 mol Fe vào dung dịch có chứa 0,4 mol HNO3 loãng để tạo V lít (đkc) khí NO, và thu được dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan Giá trị của m là
HƯỚNG DẪN GIẢI
Phương trình hóa học: Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1)
Mol: 0,1< 0,4 -> 0,1
Sau phản ứng: Fedư = 0,12 – 0,1 = 0,02 mol
Trong dung dịch có chứa ion Fe3+ nên tiếp tục xảy ra phản ứng
Fe + 2Fe(NO3)3 3Fe(NO3)2 (2)
Mol: 0,02 ->0,04 -> 0,06
Dung dịch X gồm: Fe(NO3)2: 0,06 mol, Fe(NO3)3 còn lại: 0,1 – 0,04 = 0,06 mol
Khối lượng muối trong dung dịch X: (180 + 242).0,06 = 25,32 gam Chọn D
Trang 11- Đáp án A: Đây là phương án sẽ có nhiều học sinh chọn nhất bằng cách chỉ
tính khối lượng muối Fe(NO3)3 = 0,1 242 = 24,2 gam
- Đáp án B: Phương án nhiễu này được tính bằng cách lấy số mol của Fe là
0,12 để suy ra số mol của muối Fe(NO3)3 và tính khối lượng = 0,12.242 = 29,04 gam
- Đáp án C: Học sinh đã làm hoàn thiện đến phương trình (2), nhưng khi tính
khối lượng chỉ lấy số mol của Fe(NO3)2 và tính khối lượng muối sau phản ứng là 0,06.180 = 10,8 gam Không cộng khối lượng muối Fe(NO3)3 dư Phương án này cũng
sẽ có nhiều học sinh chọn
Câu 05: Cho 0,01 mol Fe tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,025 mol AgNO3, sau phản ứng thu được chất rắn X và dung dịch Y Cô cạn dung dịch Y thu được m gam muối khan Giá trị của m là
A 2,11 gam B 1,8 gam C 1,21 gam D 2,65 gam
HƯỚNG DẪN GIẢI
Phương trình hóa học: Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol: 0,01 -> 0,02 -> 0,01 ->0,02
Sau phản ứng: AgNO3dư = 0,025 – 0,02 = 0,005 mol
Trong dung dịch có chứa ion Fe2+ lại có ion Ag+ nên tiếp tục xảy ra phản ứng
Fe(NO3)2 + AgNO3 Fe(NO3)3 + Ag (2)
Mol: 0,005< -0,005 -> 0,005
Dung dịch X gồm: Fe(NO3)3: 0,005 mol, Fe(NO3)2 còn lại: 0,01 – 0,005 = 0,005 molKhối lượng muối trong dung dịch X: (180 + 242).0,005 = 2,11 gam Chọn A
- Đáp án B: Đây là phương án sẽ có nhiều học sinh chọn nhất, do nghĩ rằng chỉ
xảy ra phản ứng (1) rồi kết thúc Khối lượng Fe(NO3)2 = 0,01.180 = 1,8 gam
- Đáp án C: Đây cũng là phương án nhiễu tốt, học sinh đã làm hoàn chỉnh đến
pt (2) nhưng khi tính khối lượng chỉ tính của Fe(NO3)3 = 0,005.242 = 1,21 gam
- Đáp án D: Phương án này được xây dựng sau khi học sinh đã viết được
phương trình (1), đặt đúng số mol và tính khối lượng muối bằng:
Lưu ý đến thứ tự các phản ứng: Ion kim loại trong các dung dịch muối lần lượt
bị khử theo thứ tự giảm dần tính oxi hóa Nghĩa là kim loại sẽ tác dụng với ion kim loại có tính oxi hóa mạnh trước.
CuSO 4 b mol thì ion Cu 2+ sẽ bị khử trước và bài toán dạng này thường giải theo 3 trường hợp:
Mg + FeSO 4 → MgSO 4 + Fe (2)
TH 1: Chỉ xảy ra pứ(1) Nghĩa là pứ(1) xảy ra vừa đủ lúc đó dung dịch sau phản
ứng gồm: MgSO 4 , FeSO 4 chưa phản ứng và chất rắn chỉ có Cu
Trang 11
Trang 12TH 2: Xảy ra cả 2 pứ(1) và (2) vừa đủ Nghĩa là dung dịch thu được chỉ có MgSO 4
và chất rắn gồm Cu và Fe.
TH 3: Pứ(1) xảy ra hết và pứ(2) xảy ra một phần, lúc này lại có 2 khả năng xảy ra
- Sau phản ứng (2) FeSO 4 dư:
Số mol FeSO 4 dư là (a-x) mol với x là số mol FeSO 4 tham gia phản ứng (2).
Fe.
- Sau phản ứng (2) Mg dư:
Số mol Mg dư là z – (a+b) với (a+b) là số mol Mg phản ứng với 2 muối.
dư
Bài toán dạng này thường chỉ xảy ra trường hợp 3, để giải được ta cần chú ý qui tắc sắp xếp của dãy điện hóa, cặp chất nào xảy ra trước và chú ý cách đặt số mol vào phương trình cho phù hợp Phải xác định được dung dịch và chất rắn sau phản ứng gồm những chất nào với số mol bao nhiêu.
b Một số bài tập mẫu:
Câu 01: Cho 2,24 gam bột sắt vào 200 ml dung dịch chứa hỗn hợp AgNO3 0,1 M vàCu(NO3)2 0,5 M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và mgam chất rắn Y Giá trị của m là
Số mol của Fe là 0,04, mol của Ag+ 0,02, mol của Cu2+ 0,1 mol
Thứ tự phản ứng xảy ra (1), rồi đến (2) Do trong (1) Fe còn dư
Phương trình: Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol 0,01 < 0,02 ->0,02
Sau phản ứng Fe còn 0,04 – 0,01 = 0,03 mol, phản ứng tiếp với Cu(NO3)2
Fe + Cu(NO3)2 Fe(NO3)2 + Cu (2)
Mol 0,03 ->0,03 ->0,03
Khối lượng rắn = mAg + mCu = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08 gam Chọn C
- Đáp án B: Đây là phương án nhiễu mà nhiều học sinh sẽ chọn, học sinh chỉ
tính khối lượng rắn = mAg từ phương trình (1) 0,02.108 = 2,16 gam
- Đáp án A: Học sinh sẽ tính khối lượng Fe tham gia phản ứng = 0,01.56 =
0,56 gam và khối lượng rắn = mFe tgpư + mFe bđ = 0,56 + 2,24 = 2,8 gam
- Đáp án D: Học sinh tính khối lượng rắn = 2,8 – mAg = 0,64 gam
Câu 02: Cho m1 gam Al vào 100 ml dung dịch gồm Cu(NO3)2 0,3 M và AgNO3 0,3
M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m2 gam chất rắn X Nếu cho m2
gam X tác dụng với lượng dư dung dịch HCl thu được 0,336 lít khí (đkc) Giá trị của
m1 và m2 lần lượt là
A 8,1 và 5,43 B 1,08 và 5,43 C 0,54 và 5,16 D 1,08 và 5,16
(Trích Đề thi TSĐH khối B năm 2009)
Trang 13HƯỚNG DẪN GIẢI Nhận xét: Các kim loại sau phản ứng có phản ứng với dung dịch HCl, chứng tỏ
rằng Al dư
Số mol AgNO3 = nAg = 0,03 mol; Số mol Cu(NO3)2 = nCu2+ = 0,03 mol;
Phương trình: Al + 3AgNO3 Al(NO3)3 + 3Ag (1)
Mol 0,01 < 0,03 ->0,03
Sau phản ứng Fe còn 0,04 – 0,01 = 0,03 mol, phản ứng tiếp với Cu(NO3)2
2Al + 3Cu(NO3)2 2Al(NO3)3 + 3Cu (2)
Khi tìm được giá trị m1 = 1,08 gam ta chỉ còn 2 đáp án là B và D, học sinh sẽ
chọn đáp án B nếu tính khối lượng rắn m2 = mAg + mCu + mAl dư = 5,43 gam
- Đáp án C: Học sinh tính khối lượng m1 = mAl (phản ứng 3) = 0,02 27 = 0,54 gam
- Đáp án A: Đây là đáp nhiễu cho khối lượng m2
Câu 03: Cho m gam kim loại Fe vào 1 lít dung dịch chứa AgNO3 0,1 M và Cu(NO3)2
0,1M Sau phản ứng thu được 15,28 gam chất rắn và dung dịch X Giá trị của m là
HƯỚNG DẪN GIẢI
TH 1: Nếu chỉ xảy ra phản ứng : Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol 0,05< -0,1 ->0,1
Khối lượng rắn = mAg = 0,1 108 = 10,8 gam < 15,28 gam
TH 2: Xảy ra phản ứng: Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol 0,05< -0,1 ->0,1
Fe + Cu(NO3)2 Fe(NO3)2 + Cu (2) Mol 0,1< -0,1 ->0,1
Khối lượng rắn = mAg + mCu = 0,1.108 + 0,1.64 = 17,28 gam > 15,28 gam
TH 3: Sau phản ứng (2) Fe hết và Cu(NO3)2 dư, với x là số mol Fe tham gia phản ứng (2)
Fe + 2AgNO3 Fe(NO3)2 + 2Ag (1)
Mol 0,05< -0,1 ->0,1
Fe + Cu(NO3)2 Fe(NO3)2 + Cu (2) Mol x -> x -> x
Khối lượng chất rắn: mAg + mCu = 0,1.108 + 64.x = 15,28 x = 0,07 molKiểm tra lại: CuSO4 dư: 0,1 – x = 0,1 – 0,07 = 0,03 mol
Khối lượng Fe: mFe = (0,05 + 0,07).56 = 6,72 gam Chọn A
- Đáp án B: Học sinh chỉ tính khối lượng của Fe từ phương trình (1):
mFe = 0,05.56 = 2,8 gam
- Đáp án C: Học sinh tính khối lượng của Fe từ phương trình (1) và (2):
mFe = 0,05.56 + 0,1.56 = 8,4 gam
Trang 13